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第53屆--民國102年

智慧型遠端插座用電監控系統

在電費日趨上漲的今天,「節約能源」對大家來講無非是必要的事,本專案嘗試利用目前智慧手機APP 的實用功能,以及單晶片微電腦等,探討設計一個「智慧型遠端用電插座系統」,並提出一個有效達到節省用電量以及監控用電狀況的解決方案,本專題探討穫得以下結果:一、利用現有智慧型手機,搭配如插座般的硬體模組,使用於家電的控制上,是方便可行。二、硬體模組可順利與家庭的電源系統及插座相容,居家不須做大幅度施工改善電路工程。三、針對往後新建大樓房屋的電器配線及明線或暗線插座皆可很容易的搭配使用。四、藉由我們所開發產品,使用手機即可容易完成對居家電源進行如拔除插座一樣的隔斷電源動作。

圓走高飛

本實驗主要藉由改變圓環飛行器的圓周長、長度、材質及尾翼形狀,尋找圓環飛行器飛行距離最遠的最佳組合。我們將發射方式分為以自製發射器發射及以手擲方式發射兩種,手擲的部分是為了因應平時一般人在玩都是以手擲方式發射的緣故。由實驗結果可以發現,圓周長30公分、長度10公分並外加三角形尾翼的雲彩紙圓環飛行器飛行距離最遠。同時我們也發現,無論是哪一種材質的飛行器,都是以圓周長30公分、長度10公分飛行距離最遠,在改變尾翼的部分,則以三角形和直角三角形飛行距離最遠。由於手擲與發射器發射的方式不同,所以兩者的飛行距離會有所差異,由實驗數據可明顯看出,發射器發射圓環飛行器飛行距離大部分都比手擲發射圓環飛行器飛行距離近。

應用拍翅飛鳥探討影響拍翅飛行因素

我們應用「拍翅飛鳥」探討飛行的特徵、原理以及影響「拍翅飛行」的因素與變化。經過探討我們發現:一、拍翅飛鳥由翅膀、動力搖桿、身體、尾翼組成,以橡皮筋為動力驅動連桿,使翅膀拍動,讓軟翅擾動氣流達到上升的目地,但是無法載重。二、拍翅飛鳥有左彎、直線、右彎、曲折、S、螺旋型等六種飛行路徑。三、高度、風向與強弱、動力大小、翅膀的夾角、翅膀的大小、尾翼角度會影響「拍翅飛鳥」飛行的距離。四、「拍翅飛鳥」拍翅飛行時,翅膀會阻擋氣流,使得氣流流速變慢、壓力變大,不利飛行。我們利用有趣的科學方式,增加科學知識並應用在生活上,覺得科學研究很有意義。

以測謊技術偵測環境影響學生閱讀專注力(終級書齋)

本研究目的在研製皮膚電阻及心跳影響閱讀專注力偵測系統,以及分析環境噪音及溫、濕度對閱讀專注力之生理感知與舒適度。採用實驗研究法,首先針對量測數據進行校正,確保本系統能符合信度與效度之信賴水準。徵選有意願參與本研究之三位高職二年級學生為受試樣本,在閱讀「數學」科目下,調節環境聲音及溫、濕度,記錄受試者自律神經作用下引起皮膚電阻及心跳等生理變化。根據研究目的,獲致研究結果如下:(1)指尖皮膚電阻變大,表示閱讀專注力較佳,反之則呈現緊張的情緒;(2)心跳振幅越大,則情緒表現安定;反之則緊張;(3)闔眼後再接受本實驗所偵測之閱讀專注力比較佳。

鈦鐵磁性複合材料去除有機物之探討

在本次研究中,我們以共沉澱法[6]將奈米鐵粒子(Fe3O4)結合二氧化鈦奈米管(TiO2-nanotube,TNT),形成奈米管奈米鐵粒子複合材料(TiO2-nanotube-Fe3O4 ,TNTF)。這樣一來,TNTF除了具有TNT的吸附、光降解的效果,同時也擁有磁性Fe3O4的可回收性。首先,我們以不同毫克數的TNT吸附亞甲藍,訂出實驗所需TNT的適當毫克數,再測試Fe3+:Fe2+:TNT不同比例的光降解能力,和觀察磁性強度,依照反應現象找出較恰當的比例。另外,我們也比較TNTF、TNT、TiO2(P25)對亞甲藍的吸附、光降解的效果。研究過程中發現,9 mg是比較適合實驗進行之條件,並不會因其過強的物理吸附而無法觀測光降解現象。在Fe3+:Fe2+:TNT方面,發現2:1:10的比例較佳,因其吸附力是TNT的2倍, TiO2(P25)的三十倍,降解力也比TNT和TiO2(P25)強。TNTF更具有不需過濾器即可回收的優點。

金鱗萃液‧膠凝酪溶

本研究以廢棄物魚鱗分解出膠原蛋白,分別以液體魚膠與碎片狀魚膠、粉末魚膠添加在奶酪中,以探討其凝膠特性的差異,在實驗過程中,我們主要研究魚膠奶酪的凝膠性與融解性,在與市售奶酪口感及外觀的相似下,以魚膠替代吉利丁/吉利T,增加其產品營養價值,不再只是普通的奶製品,而是添加意想不到的水產廢棄物魚鱗,經數小時熬煮所萃取出的膠原蛋白,不但可減少環境汙染,且富含營養具養顏美容的效果,又因魚膠具有吉利丁/吉利T的凝膠特性,若運用在凝膠食品的加工上是具可行性的。

大珠小珠落玉盤-正多邊形的兩個性質

從原始的題目「正三角形和正五邊形的兩個性質」出發,發現「這兩個性質」的橋樑其實是「直角三角形內切圓定理」,換句話說,「這兩個性質」是等價的,只要性質一成立,性質二必同時成立,若考慮其它奇數邊(2n+1)正多邊形,我們進一步發現,性質一的代數意義是cosπ/2n+1 + cos3π/2n+1 +cos5π/2n+1 +...+ cos(2n-1)π/2n+1 = 1/2(n∈N)。又cosπ/2n+1 + cos2π/2n+1 + cos3π/2n+1 + cos4π/2n+1 + cos5π/2n+1 +...+ cos(2n-1)π/2n+1 =0,因此原式等價於cos2π/2n+1 + cos4π/2n+1 + cos6π/2n+1 +...+ cos2nπ/2n+1 =-1/2(n∈N),又因為此式為三角恆等式,所以「這兩個性質」適用於任意奇數邊正多邊形。接著考慮偶數邊(2n+2)正多邊形,處理方法分成兩類:(1)邊數2(2k);(2)邊數2(2k+1),第一類「這兩個性質」源自於「各組對邊中點連線兩側的線段會兩兩對稱相等」。第二類「這兩個性質」源自於「各對角線兩側的線段會兩兩對稱相等」。因為任意偶數邊正多邊形均具備上述特性,所以「這兩個性質」同樣適用於任意偶數邊正多邊形。

驚!福衛三號「眼」中的對流層結構

對流層中氣溫每上升1公里真的下降6℃嗎?以大氣溫度的垂直變化真的可以看出明顯的分層嗎?兩極對流層厚度真的比赤道來的薄嗎?以往我們從書本上獲得有關大氣垂直分布的資料,都是以許多不同衛星及氣象觀測資料而來的結果。福衛三號是為了研究全球的氣候,及電離層的變化所設計的六顆衛星。我們想嘗試利用福衛三號所蒐集到的資料,並自己訂定研究方式,彙整出有關大氣分布的圖表資料,來對比是否與我們從書本上吸收到的知識相同,期望發現大氣垂直分布的模式,以及對流層在各種狀況,與不同季節的變化中所產生的變動,並對自己未來在科學研究的學習能有所增長。

蘇鐵不認輸-探討辛香料植物汁液對白輪盾介殼蟲之影響

臺東蘇鐵受到白輪盾介殼蟲感染覆蓋,及東陞蘇鐵小灰蝶啃食嫩葉,使得數量減少,所以,我們想以非化學農藥方式尋找有效防治該種介殼蟲的方法,以生物製劑概念從生活周邊的辛香料植物為實驗材料,比較辣椒、大蒜、薑的防治效果。研究結果發現辣椒汁液的效果最佳;除此之外,我們還調配含有1%鹽分的辛香料植物汁液,噴灑於刷除白輪盾介殼蟲的臺東蘇鐵植栽上,其對白輪盾介殼蟲的防治效果比未含有鹽分的辛香料植物汁液佳。因此,我們認為,辛香料植物汁液會讓白輪盾介殼蟲不願靠近臺東蘇鐵葉片,而達到保護臺東蘇鐵的效果,使得臺東蘇鐵重現生機。

變「型」綠巨人,天空之「塵」終結者--探討樹的滯塵力

本研究以風洞穩定輸入麵粉模擬灰塵來探討樹滯塵力。製作各種模型,可控制其他變因,並分別比較樹型、內部結構及葉形如何影響滯塵。研究發現迎風面積、乘載空間及擾流情形是主因。棕櫚型可擾流,迎風面積大,故滯塵力最佳。依實際植物組合葉片種類、總葉柄及小葉柄著生角度三因子,發現滯塵力都不同,其中總葉柄著生角度影響最大,因總葉柄控制整個葉片。各葉形中,圓形面積最集中,故滯塵力最佳。葉片質地方面,紙質表面粗糙,易卡住灰塵,上有附屬物更佳。本研究比較各類別的滯塵量,換算成相對百分等級,可量化評估各樹的滯塵力,並分析主要滯塵的原因。結果可做行道樹選擇的依據、樹木修剪的參考,減少灰塵入侵。